“來，閉上眼睛，聽我描述，想象一下場景。”宋河說。
三個學生乖乖閉眼。
“你站在線粒體邊緣的蛋白質膜孔裡，就像站在穿山隧道入口，走進去，進入線粒體內部。”宋河認真描述。
“滿地都是蛋白質機器，無數小球從機器裡射出，就像網球場的自動發球機在向外快速噴射網球，你麵前密密麻麻全是發球機，空中數不清的高速網球。”
“噴出來的網球是什麼？質子！帶正電荷！”
“你繞過這些網球機，一直往深處走，來到線粒體基質，這裡更亂！牆壁來回湧流，牆上鑲嵌各種蛋白質機器，轟隆作響來回旋轉，每個機器的運轉方式都不一樣，震動、噪音、熱量，搞得你頭暈腦脹！”宋河激情澎湃地描述。
“老師您彆形容的這麼逼真，我們剛通宵，您這麼一說真有點頭暈！”盧庚求饒。
“好，你現在站的這個亂哄哄的位置，線粒體呼吸作用的場所，它的運轉機製是是什麼？”宋河繼續講。
“你吃掉的食物被消化吸收，食物分子來到這裡，被拆下電子，電子傳遞給呼吸蛋白，名字叫複合體1。”宋河說。
“現在睜眼！往窗外看，看到了什麼？”
三個學生扭頭，窗外校園遼闊，東西挺多，一時間有些不敢回答。
“樓啊！”宋河著急，“對麵那麼大一棟樓看不見嗎？”
三個學生連連點頭，“樓！”
“如果你們現在是atp大小，那麼複合體1的規模就是這棟樓！”宋河講述。
“這棟樓不是靜態的，它是一台複雜精密的機器，高速運轉變化，樓層像魔方一樣動，不斷把電子吸進來再吐出去，吐給下一個巨大的呼吸蛋白……很多棟高樓大廈般的呼吸蛋白形成呼吸鏈，電子就在這幾棟樓裡跳動！”
“具體怎麼跳動？這進入量子物理領域了，某種量子隧穿效應，距離單位是埃，1埃是一個原子的尺寸，這些呼吸蛋白的間距隻要在14埃以下，電子就會逐個跳過去，就像蛤蟆從一朵荷葉跳到另一朵荷葉上。”
盧庚火速從兜裡掏出一個小本子，摁開圓珠筆做筆記，顯然有點靈感了。
“但隻要夠近就可以跳嗎？”盧庚問，“會不會跳錯方向？”
“氧氣嘛！”宋河說，“呼吸作用的氧氣是乾嘛用的？用氧氣來吸引電子往特定方向去跳，化學性質決定了氧氣的吸引力！”
三個學生恍然大悟，盧庚又快速寫了兩筆。
“剛剛講的這一連串規模巨大的複雜機關，所有轟隆運轉的呼吸蛋白大樓，隻有一個目的！”宋河豎起一根手指，“運輸質子！”
“電子流是質子運輸的能量動力源，從食物分子裡拆下的每對電子，會讓10個質子被送到線粒體內膜對麵，形成質子梯度！”
宋河再次抬手指向窗外，“樓一樣高的呼吸蛋白，在每個線粒體裡都有幾萬個，所以對咱們小atp來說，一個線粒體就相當於一座大城市！”
“每個細胞裡有成百上千個線粒體，人體40萬億細胞有10的15次方個線粒體，這茫茫多的線粒體每秒運輸10的21次方個質子，質子總數和宇宙中的恒星差不多。”
三個學生再度傻眼，老師試圖讓他們對細胞內的能量變化有個印象，但此刻描述的概念過於宏大，已經超出了想象力極限！
隻能勉強想象成，每秒鐘都有一場宇宙大爆炸在人體內產生，無數閃亮的恒星散布全身……但宇宙大爆炸也是無法想象的巨大概念。
“質子運送完之後，在膜兩側形成質子濃度差，而它本身又帶正電荷，因此膜兩側形成了電位差。”宋河繼續講。
“電位差是多少呢？150到200毫伏。”
“聽起來很小對吧？但彆忘了咱們是在微觀尺度，膜的厚度隻有6納米，因此形成的電場強度是每米三千萬伏特，猛烈堪比閃電！”
“如此巨大的質子動力用來乾什麼？用處很多，細菌會用質子動力來驅動鞭毛，咱們現在聊線粒體，那麼就是驅動納米級的蛋白質機器，atp合酶！你們刷論文的時候見過atp合酶的圖嗎？”宋河問。
“見過，像一個旋轉馬達。”盧庚接話，“非常精致複雜，轉速比車輪胎還快。”
“那個東西精致到不像自然進化出來的，像上帝設計的。”安東尼奧插話，“我相信是上帝做出來的。”
“我相信是自然進化出來的。”宋河說，“我見過一個數學模型，計算蠕蟲身上原始的感光眼點多久能進化成眼球，假設蠕蟲能活一年，每代形態的改變不超過1，最後隻需要五十萬年就能進化出眼睛！生命進化了多久？五十萬年不過彈指一揮間，生命是以億年為單位進化的，出現複雜的結構毫不奇怪。”
安東尼奧聳聳肩，“你是數學家，你對概率有判斷，我看不透概率，隻能驚歎上帝造物的神奇。誰知道地球上的生命有沒有被設計過呢？”
“言歸正傳。”宋河說，“剛剛你們聽了atp合成的能量來源，印象最深刻的是什麼？”
“樓。”盧庚說，“從宏觀視角看，都是很小的東西，但我們縮到atp大小之後，那些蛋白會變得像樓一樣巨大，而且結構複雜。”
“很好！”宋河點頭，“剛剛你們用了工廠的比喻，其實工廠太小了，細胞內能量流動帶動這些巨型蛋白機械，就像城市運轉一樣複雜，即便隻看每一個單獨的蛋白，結構也像汽車發動機一樣精致。”
“下麵要進入一個重要的概念了。”宋河說，“路徑依賴！”
三個學生若有所思，似乎已經想到了什麼。
“盧庚，你說。”宋河抬抬下巴，“你想到了什麼？”
“細胞內的蛋白質機器極度複雜，這種特彆複雜的機製很難修改，因為稍微改錯一點，整個機器就會土崩瓦解，隻能在原有基礎上微調，也就是路徑依賴。”盧庚說。
“沒錯！”宋河微笑，“繼續！”
“如果我們人工設計生命，可以打破這種路徑依賴，重新設計蛋白質機器？”盧庚瞪大眼睛，“院長您是想告訴我們這個嗎？”
“悟性不錯！”宋河欣賞誇讚，“自然界已存在的細胞，就像燃油車，經過漫長的修改，燃油發動機越來越趨近於性能上限。”
“但如果重新做車子，可以走截然不同的道路，譬如做一台電車，一台平價電車的加速破百時間，可以直追百萬豪車！”
虞半夢開口，“而且電車的自動駕駛效果更好，燃油車的自動駕駛效果差，不止是性能上限突破了，功能限製也可以突破！”
“說到點子上了！”宋河讚許，“談到功能限製，咱們要進入一個重要話題，原核生物和真核生物的基因規模！”
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